[发明专利]一种无线自组织网中开销可控的高效协作预约方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是实时业务传输方法。

背景技术

无线自组织网络(Ad hoc网络)是由一群同等级节点构成的无线多跳网络，每个节点具备自己的无线收发装置，各节点依靠相互协调进行信道的接入和数据分组的传输，网络中不包含任何中心控制节点与基础设施。这种网络的组建成本低，抗毁性强，组网速度快，应用领域广泛。

随着无线网络技术的不断发展，一些具有特殊服务质量要求的业务在Ad hoc网络中的传输逐渐成为人们研究的热点，如多媒体实时业务，其数据分组的产生具有周期性，对传输延迟的要求较高。然而在一般情况下，Ad hoc网络中的节点采取随机竞争的方式接入信道，分组冲突随网络负载的增加而增加，实时业务的性能得不到保证。

合理的MAC协议可以有效减小多次重传带来的延迟和丢包问题，提高多媒体业务访问的成功率。当前广泛用于Ad Hoc网络的MAC协议是802.11工作组制定的IEEE802.11a DCF，采用载波侦听冲突避免(CSMA/CA)机制，节点以随机退避的方式公平竞争信道。然而由于所有业务的优先级相同，当业务量较大，冲突严重时，实时业务的误帧率和传输延迟较大。针对此问题，802.11工作组提出了IEEE 802.11e标准，将四种类型的数据按照信道竞争的优先权差异分为八个优先级，实时业务的优先权较高，普通业务的优先权较低。这种方法沿袭了基本的退避机制和竞争方式，难以从本质上克服网络负载较大时的分组冲突问题。

基于对信道接入模式的改进，C.R.Lin和M.Gerla提出了信道预约思想(MACA/PR)。该思想中，实时业务在发送当前实时分组的同时，将下一周期数据分组传输所需的信道使用时段(即预约信息，CRI)随分组一并广播出去，邻节点通过对CRI的解析，获得实时业务的信道使用时段，当自己有业务时，挑选此时段以外的时间进行随机竞争接入。基本预约机制(MACA/PR)的性能瓶颈在于预约信息是否能被其载波侦听范围内所有可能与之发生冲突的邻节点获得(由于冲突或信道衰落等原因，一旦这些邻节点无法获得预约信息，则很可能在实时业务的预约时段内进行自己分组的传输，从而与实时分组发生冲突，导致实时分组误帧，预约因此失败)。

基于以上考虑，发明专利“ZL200810017368.3”提出了多步预约的概念，通过对单条CRI的m(m≥1)次广播，提高冲突情形下的预约可靠性。然而，物理信道中，信号的传播范围分为传输范围与载波侦听范围两种，传输范围位于载波侦听范围以内并小于载波侦听范围，传输范围以外、载波侦听范围以内的区域称为干扰区域。位于发送节点传输范围内的邻节点能够以一定的概率正确接收其发送的分组，多步预约在一定程度上提高了实时业务在这个区域内的预约可靠性；而位于发送节点干扰区域内的邻节点无法正确接收其发送的分组，当该分组为实时分组时，邻节点则无法获得其中的CRI，从而可能对实时发送节点造成干扰，这是基本预约和多步预约均无法解决的问题。

针对以上问题，专利申请“201110045090.2”提出了协作预约的思想，即通过邻节点对CRI的协作转发，增加CRI在预约节点载波侦听范围内的覆盖率。该方法不仅提高了传输范围内的预约可靠性，更解决了专利“ZL200810017368.3”中CRI无法被干扰区域内邻节点获得的问题。在此基础上，专利申请“201110257464.7”(以下简称基本协作预约)给出了针对被协作转发CRI的优化选择方法，在一定程度上提升了协作效率。然而由于CCRI(协作预约信息，CRI被转化为CCRI后，方可被协作转发)需要被携带在节点自身的分组中发送，有限的分组业务量决定了协作机会也是有限的，在此情况下，基本协作预约对协作效率的改进幅度也是有限的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高效协作预约方法，在控制协作开销的同时，通过增加CCRI信息量和提高单次协作转发的CCRI个数两个途径来提升协作效率，进而增强信道预约的可靠性和稳定性。

本发明以基本信道预约和基本协作预约为基础。为方便描述本专利的内容，下面先对与本发明有关的基本信道预约和基本协作预约的原理进行概述，随后给出本专利发明内容的技术原理：